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Tipo: Dissertação
Título: Análise da produção sustentável de álcool combustível, aguardente e leite, a partir da cana de açúcar
Título(s) alternativo(s): Analysis of the sustainable production of fuel alcohol, sugarcane spirit and milk, from sugarcane
Autor(es): Nogueira, Roberta Martins
Primeiro Orientador: Silva, Juarez de Souza e
Primeiro coorientador: Martins, José Helvécio
Segundo coorientador: Martins, Márcio Arêdes
Primeiro avaliador: Silva, Jadir Nogueira da
Segundo avaliador: Lopes, Daniela de Carvalho
Terceiro avaliador: Donzeles, Sergio Mauricio Lopes
Abstract: Dentre os processos mais utilizados para a separação do álcool e da água está a destilação, que é definido como um processo de separação de dois ou mais líquidos pela diferença entre suas temperaturas de ebulição. Os alambiques e microdestilarias são exemplos de equipamentos intermitentes utilizados na destilação de misturas hidroalcoólicas, quer para a produção de cachaça, quer para a produção de álcool combustível. No caso da produção de álcool a partir da cana de açúcar, há a possibilidade da produção integrada de energia e alimento, com a produção de álcool combustível, aguardente e leite e,ou, carne. Sendo assim, neste trabalho objetivou-se realizar a análise técnica e econômica da produção de álcool combustível, aguardente e leite a partir da cana-de-açúcar. A análise técnica da coluna de destilação foi realizada de forma experimental com a destilação de caldo de cana fermentado (mosto a 12 ºGL) e 4 misturas pré- destiladas com teor alcoólico variando entre 23 ºGL e 36 ºGL. Além disso foram monitoradas as temperatura ao longo da coluna e analisado o consumo específico de energia. A coluna também foi analisada sob o aspecto teórico com o cálculo da AEPT (altura equivalente a um prato teórico), aplicando a metodologia McCabe- Thiele para determinação do número de estágios de separação. O álcool obtido foi enviado para análise no LEC/UFMG (Laboratório de Ensaios de Combustíveis/Universidade Federal de Minas Gerais) e analisado segundo as normas da ANP (Agência Nacional de Petróleo). A coluna analisada obteve maior rendimento operando com o pré-destilado de maior teor alcoólico (36 ºGL), produzindo 22,10 L/h de destilado, já com o mosto (12 ºGL) foi observado o menor rendimento, totalizando a produção de 11,2 L/h. O consumo específico de energia também seguiu a mesma tendência, consumindo 3.478 kJ/L para o teste com 36 ºGL e 7.814 kJ/L para o teste com mosto. No teste com pré-destilado a 29 ºGL o consumo de energia foi de 11.981 kJ/L, o que pode ser explicado pelo fato deste teste ter sido realizado com o uso de bagaço de cana como combustível, reduzindo muito a eficiência da fornalha. A AEPT da coluna para o teste com mosto foi de 0,24 m e para o teste com Pré-destilado a 36 ºGL foi de 0,30 m, o que foi considerado satisfatório quando comparado com colunas similares. O álcool analisado não se enquadrou nas especificações da ANP, porém está apto a ser consumido como combustível. A análise econômica foi realizada considerando-se a produção de 220 L de cachaça por dia, 16 L de destilado de cabeça e 60 L de destilado de cauda, 32,5 L de leite e 1.000 L de álcool ao longo da safra, utilizando os destilados de cabeça e cauda como insumo. Considerando-se o preço de venda da cachaça igual a R$ 6,00/litro, do leite igual a R$ 0,70/litro e do álcool igual a R$ 1,65/litro, o VPL (Valor Presente Líquido) do investimento foi de R$ 159.996,19, a TIR (Taxa Interna de Retorno) de 35%, o TRC (Tempo de Retorno de Capital) de 4 anos e a RBC (Relação Benefício- Custo) de 2,30, confirmando a rentabilidade do sistema. Em um outro cenário, foi analisada qual seria a produção mínima de cachaça e máxima de álcool que garantiria a viabilidade do investimento. Neste cenário, determinou-se que é necessária a produção de no mínimo 7.600 L de aguardente em cada safra para garantir a viabilidade do investimento nas condições estudadas. Considerando-se uma situação ideal de canavial, com produtividade aceitável, com produção de 600 L/dia de álcool, durante 200 dia/ano e 33.600 L/ano de leite, o custo por litro de álcool seria de R$ 0,66 e o investimento seria economicamente viável comercializando o álcool a, no mínimo, R$ 0,85/litro. Dessa forma, concluiu-se que: a coluna analisada aumenta sua eficiência com o aumento do teor alcoólico da matéria-prima a ser destilada; a AEPT da coluna está dentro do esperado; o álcool está apto para o consumo como combustível; a produção integrada é economicamente viável; e a produção de álcool, desde que respeitada a escala mínima, também é economicamente viável.
Among the processes most used to separate alcohol and water is the distillation, which is defined as a separation process of two or more liquid by the difference between their temperatures of boiling. The stills and microdistilleries are examples of intermittent equipments used in the distillation of hydroalcoholic mixtures, for the spirit or fuel alcohol production. In case of the alcohol production from sugarcane, it is possible to integrate the production of energy and food, by the alcohol fuel, spirit and milk or meat. The objective of this work was to carry out the technical and economical analysis of the production of alcohol fuel, spirit and milk from sugarcane. The technical analysis of the distillation column was carried out by the distillation of fermented juice of sugarcane (mash with 12 ºGL) and 4 pre- distilled mixtures with alcoholic content varying between 23 ºGL and 36 ºGL. Also, the temperatures along the column were measured and the specific consumption of energy was analysed. The column was also theoretically analyzed by the calculation of the HETP (Height Equivalent to aTheoretical Plate), by applying the McCabe-Thiele method for determination of the number of separation steps. The alcohol fuel obtained from the column was sent for analysis in the LEC/UFMG (Fuels Analysis Laboratory/ Federal University of Minas Gerais) and analyzed according to the standards of the ANP (Petroleum National Agency). The column presented the higher efficiency operating with the pre-distilled with higher alcoholic content (36 ºGL), producing 22.1 L/h of distilled. The lower efficiency was observed for the mash (12 ºGL), producing 11.2 L/h. The specific consumption of energy also followed the same tendency, consuming 3478 kJ/L for the test with 36 ºGL and 7814 kJ/L for the test with mash. In the test with pre- distilled with 29 ºGL the energy consumption was 11981 kJ/L, which was carried out using sugarcane bagace as fuel, reducing the efficiency of the furnace. The HEPT of the column for the test with mash was 0.24 m and for the test with pre-distilled with 36 ºGL was 0.30 m, that was considered satisfactory when compared with similar columns. The analyzed alcohol was not fitted in the specifications of the ANP, however it is suitable to be consumed as fuel. The economical analysis was carried out considering the daily production of 220 L of spirit, 16 L of distilled of head and 50 L of distilled of tail, 32.5 L of milk and 1000 L of alcohol during the harvest, using the head and tail distilled as input. By considering a sale price of the spirit equal to R$ 6.00/liter, R$ 0.70/liter for the milk and R$ 1.65/liter for the alcohol, the PLV (Present Liquid Value) of the investment was R$ 159,996.19, the IRR (Internal Rate of Return) was 35 %, the RTC (Return Time of the Capital) was 4 years and the RBC (Relationship Benefit-cost) equal to 2.30, confirming the profitability of the system. In another scenario, it was analyzed would be the least production of spirit and maximum of alcohol to guarantee the viability of the investment. In this scenario, it was determined that it is necessary at least the production of 7,600 L of spirit for harvest per season to guarantee the viability of the investment. If it is considered an ideal field of sugarcane, with daily production of 600 L of alcohol, during 200 days per year and 33,600 L per year of milk, the cost of alcohol would be R$ 0,66 and the investment is economically viable if the alcohol could be marketed at least, at R$ 0,85/litro. Concluding: the analysed column increases his efficiency with the increase of the alcoholic content from the input material; the HETP of the column is adequate compared with similar columns; the alcohol is suitable for the consumption as fuel; the integrated production is economically viable; and the production of alcohol, when the minimum scale was respected, is also economically viable.
Palavras-chave: Álcool
Microdestilaria
Produção sustentável
Fuel alcohol
Micro distillery
Sustainable production
CNPq: CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::ENGENHARIA AGRICOLA::ENERGIZACAO RURAL
Idioma: por
País: BR
Editor: Universidade Federal de Viçosa
Sigla da Instituição: UFV
Departamento: Construções rurais e ambiência; Energia na agricultura; Mecanização agrícola; Processamento de produ
Programa: Mestrado em Engenharia Agrícola
Citação: NOGUEIRA, Roberta Martins. Analysis of the sustainable production of fuel alcohol, sugarcane spirit and milk, from sugarcane. 2008. 99 f. Dissertação (Mestrado em Construções rurais e ambiência; Energia na agricultura; Mecanização agrícola; Processamento de produ) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, 2008.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://locus.ufv.br/handle/123456789/3528
Data do documento: 17-Dez-2008
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